呼吸机参数物理特性和调节(讲稿7)

机械通气的生理概述

长峰医疗器械有限公司

医学顾问柴振安

机械通气的生理概述1.机械通气基本概念；2.流量、容量、压力波形；3.呼吸系统顺应性和阻力；4.呼吸功；5.向量环；6.P0.1；7.偏流；8.PCV、PSV的上升斜率和呼气触发灵敏度；9.Peepi;10.机械通气临床举例;1.1机械通气基本概念通气模式:CMV潮气量:Vt750ml通气频率:f15beat/min吸气峰流速:PIF30、60L/min;恒定流速：:吸入氧浓度:40%静态顺应性:Cst50ml/cmH2O气道阻力:Raw10cmH2O/(L/s)呼吸周期：Ttotal=60s/f=4s吸气时间：TiTi=Vt/PIF=750ml/500ml/s（30L/min）=1.5s;Ti=Vt/PIF=750ml/1000ml/s（60L/min）=0.75s;呼气时间：Te=4-0.75=3.25sor2.5s现代呼吸机呼吸力学检测指标1.1.2指数函数—指数增加函数机械通气的呼吸力学许多参数呈指数函数关系，指数函数可分为指数增长函数和指数减少函数，流量/时间、压力/时间、容量/时间都符合指数增长函数；指数增长函数；y=yfinal(1-e-t/τ)随着时间的延长,容积不断增大，容积变化率在起始阶段最大,越接近最大值yfinal变化率越小；y是个变量，yfinal是y最大值，e是自然常数，＝2.7182818,τ是时间常数,t是时间.1.1.2指数减少函数和时间常数流量/时间、压力/时间、容量/时间都符合指数减少函数；指数减少函数；y=y0-e-t/τ随着时间的延长,容积不断减少，容积变化率在起始阶段最大,越接近最小值y0变化率越小；y是个变量，y0是y最小值，趋于零．τ是时间常数：

τ是一个时间段值，是代表一段时间里的变化率；τ越小意味着变化率越大，而τ越大意味着变化率越小．经过一个τ后,y从最大值减少至36.7%，二个τ后,y=13.5%,三个τ后,y=4.9%.1.2.1压力/时间曲线中的时间常数恒定流速通气时的压力/时间曲线包括峰压、平台压和呼气肢递减指数下降，时间常数τ=Cst*Raw;呼吸系统Cst正常值为0.1L/cmH2O；Raw正常值为约10cmH2O/L/s；τ=1；如果呼气时间小于3τ,就终止呼气而转为吸气,就会发生气体陷闭,并产生内源性PEEP.1.2.2流量时间波形中的时间常数和PEEPi

观察和测定PEEPi2.波形流量/时间压力/时间容量/时间2.1测定流速在吸气和呼气相均测定患者的流速/容量2.2流量/时间曲线流量/时间曲线反映了吸气流速和呼气流速各自的变化形式，其中吸气流速和通气的模式有关，而呼气流速和呼吸系统的顺应性和阻力有关．其中方波（Ｂ）和递减波（Ａ）是临床上最常用的波形．2.3.1自主呼吸流量/时间曲线自主呼吸流速大小和持续时间由患者自己决定，正常波形近似正弦波．2.4.1流量时间波形的意义鉴别呼吸方式GUANCHA2.4.2流量时间波形的意义压力控制通气时吸气时间的设定及其影响2.4.3流量时间波形的意义观察气道阻塞情况2.4.4流量时间波形的意义观察患者对支气管扩张药物的反应容量控制的容量/时间曲线（Ａ）Ａ.恒定流速波形，在吸气相容量是线形增加的平台期保持恒定，呼气相容量是递减指数下降；压力控制的容量/时间曲线（Ｂ）Ｂ.递减流速波形，在吸气相容量是指数增加，呼气相容量是线形下降；2.5.1测定压力在Y型接头处测定压力2.5.2分析压力时间波形的意义确定呼吸方式和通气模式2.5.3辅助－控制通气（Ａ／Ｃ）辅助－控制通气Ａ／Ｃ时，患者既能通过自主吸气触发呼吸机从而确定呼吸频率（ＡＶ）；如果患者自主呼吸频率低于预设频率或无力触发时，呼吸机以预设频率取代，提供不低于预设水平的通气量（ＣＭＶ）．2.5.4分析压力时间波形的意义确定呼吸方式和通气模式2.5.5分析压力时间波形的意义确定呼吸方式和通气模式2.5.6同步间歇指令通气(SIMV)

患者吸气触发同步间歇指令通气SIMV和压力支持通气PSV,保证机械呼吸和自主呼吸相同步,又不影响自主呼吸.和左图SIMV+自主呼吸比较，SIMV+PSV给病人提供更多的支持。2.5.7分析压力时间波形的意义触发水平是否恰当；触发功估计：倒三角A面积pressuretimeproduct(PTP)越大，病人做的呼吸功越大；P0.1就是测倒三角A的压力值。

2.5.8分析压力时间波形的意义评价吸气时间和吸呼比设定2.5.9分析压力时间波形的意义压力型通气的流量/压力上升斜率/时间2.5.10分析压力时间波形的意义定容型通气的流量/压力上升斜率/时间3.1.1呼吸系统顺应性和阻力和胸腔压力关系3.1.2呼吸系统顺应性肺顺应性CL和胸壁顺应性CW均为0.2L/cmH2O，呼吸系统总顺应性CRs为0.1L/cmH2O：CL=Δv/Δp（ao-pl）（跨肺压）；CW=Δv/Δp（pl-bs）（跨胸壁压）；CRs=Δv/Δp（ao-bs）（跨胸压）因CW是弹性阻力的倒数，CL是非弹性阻力的倒数，呼吸系统总阻力等于弹性阻力和非弹性阻力之和，所以：3.1.3呼吸系统阻力呼吸系统总阻力Rs=1/CRs=呼吸道阻力RL(包括气道阻力Raw)(1/CL)+胸壁阻力Rw(1/CW)。或者：Raw=Δp（alv-ao）/Δv；RL=Δp（ao-pl）/Δv；Rw=Δp（pl-bs）/Δv；Rs=Δp（alv-bs）/Δv约10cmH2O/L/s；因此任何影响胸壁扩张、肺组织弹性、肺表面活性物质合成、分泌和破坏等都会影响CRs。（见上图）3.1.4采用气道闭合法来测定呼吸系统顺应性示意图3.1.5测定呼吸系统静态和动态顺应性根据下列公式计算：Cst=VT/Pplat-PEEP60-100ml/cmH2OCd=VT/PIP-PEEP50-80ml/cmH2O有内源性PEEP（PEEPi）时，根据下列公式计算：Cst=VT/Pplat-PEEP-PEEPi因此在有PEEPi的COPD病人，如果忽视它的存在，可能会过低估计呼吸系统总顺应性。静态顺应性计算方法动态顺应性的计算方法3.2.1呼吸系统阻力增高和顺应性减退呼吸系统阻力增高时，平台压不变，而峰压增加。顺应性减退时，平台压增高，引起峰压增加。3.4.1VCV中吸气阻力,呼气阻力,

自主呼吸功的关系（1）潮气量（VT）=吸气流速（Vi）×吸气时间（Ti）（2）吸气阻力（Ri）=峰压（PIP）–平台压（Pplat）/吸气流速(Vi)（3）呼气阻力（Re）=峰压（PIP)-呼吸末正压(PEEP)/呼气流速（Ve）（4）正常自主呼吸功=(气道峰压-1/2平台压)*潮气量/10=0.56joules气道(包括插管等)阻力：气道阻力是非弹性阻力的主要内容，气道阻力与管道长度、内径、气流速度、形态以及气体物理条件都有关系。在平直管道里，层流条件下，符合Poiseuile定律：R=8nL/πr4其中R是气道阻力；r是管道半径；L是管道长度；n是气体粘度；在湍流条件下，符合：R=V*摩擦因子*L/4π2r5气道(包括插管等)阻力COPD急性发作的病人，气道分泌物和呼吸频率增加而阻力大大增加。吸入支气管扩张剂、一氧化氮(NO)、氦氧混合气有助于降低气道阻力.4.2呼吸功：每个呼吸动作均需克服胸壁的弹性阻力和肺的非弹性阻力，即需做呼吸功。总呼吸功70%是克服弹性阻力和30%是克服非弹性阻力（主要是气道阻力）。正常总呼吸功只占总氧耗的1%-3%。COPD病人克服气道阻力需做呼吸功最高达到50%。因此在机械通气同时，要加强气道湿化、吸痰，减少病原体繁殖、控制炎症、减少分泌物，降低气道阻力，减少呼吸功。适当的频率和潮气量可使总呼吸功降低到最小适当的频率和潮气量可使总呼吸功降低到最小，在肺泡通气量恒定时，呼吸频率增加使得死腔量增加，呼吸功也相应增加。4.3顺应性和呼吸功的关系气道阻力和呼吸功的关系5.1向量环压力容量环流速/容量环5.1.1压力/容量环

时间触发的指令呼吸呼气02040602040-600.2LITERS0.40.6PawcmH2O吸气VT

反时针5.1.2压力容量环

患者触发自主呼吸吸气呼气02040602040-600.2LITERS0.40.6PawcmH2OVT顺时针5.1.3压力/容量环

患者触发的自主呼吸0204060-20-40-600.20.40.6LITERSPawcmH2OVT测定附加呼吸功WOB–呼吸功克服气道阻力和肺弹性，驱动气体进入肺内并呼气所要作的功。5.1.4压力/容量环

患者触发呼吸机-辅助呼吸吸气02040602040-600.2LITERS0.40.6PawcmH2O辅助开始VT

5.1.5压力/容量环

患者触发呼吸机-辅助呼吸吸气呼气02040602040-600.2Liters0.40.6PawcmH2OVT

从顺时针倒反时针辅助开始患者触发辅助呼吸的附加功5.2.1分析压力/容量环的意义计算吸气面积估测触发呼吸功分5.2.2析压力/容量环的意义监测Bias-flow节约触发功的作用5.2.3分析压力/容量环的意义曲线形态不变，斜率移动---反映顺应性改变5.2.4分析压力/容量环的意义曲线改变，斜率移动---反映阻力变化5.3.1正常和异常肺泡跨肺压和切变力变化5.3.1肺泡跨肺压和切变力的损伤：肺泡扩张时受两个力的作用，即向外法向力（在肺组织为跨肺压，控制通气时，近似平台压）和法向力垂直的切变力，切变力的大小和单位时间的运动速度变化（dv/dt）成正比。其大小与平台压形成的速度直接相关，与顺应性呈反向关系。低容积时，小气道和肺泡的周期性陷闭可导致切变力的损伤，病变重和病变轻的区域，顺应性不同，在交界处也可产生变切力。。常规通气和保护性通气的比较ARDS伴PEEP作用原理5.3.2分析压力/容量环的意义上拐点---PIP，VT下拐点---PEEP,Pbase5.3.3呼吸系统顺应性和不同疾病peep的设置5.3.4机械通气肺损伤引起的临床表现1高容量损伤;2高压力损伤;3变切力损伤;4生物损伤;在中、高容量的通气过程会发生肺生物损伤,机械通气通过炎性细胞和炎性介质(白介素;肿瘤坏死因子等)途径促进肺损伤的发生和发展.肺损伤临床表现为肺泡破裂;肺间质、纵膈和皮下气肿、心包和腹膜后积气以及气腹和气胸。5.3.5肺泡通气过度通气的危害性但是近年来发现，肺泡通气过度通气也带来较大的危害，包括引起ARDS病人因VT过大和较高的通气压力造成容量损伤；肺泡通气过度通气引起PaCO2过度降低，脑血管收缩，氧离曲线左移，呼吸性硷中毒等，组织缺氧加重。COPD病人在此情况下难以撤机.在PaCO2>75mmHg时，只要稍增加VA，即能明显增加PaO2，降低PaCO2。5.3.6允许性高碳酸血症（permissivehypercapniaventilation,PHC）是近年来机械通气（MV）的一种策略，在发生肺损伤的高危患者，若维持PaCO2和pH的正常，必须有较高的通气压力或VT，而高通气压力或VT会显著增加机械通气相关性肺损伤(包括肺生物伤)的机会。为了保护肺组织免受损伤，必须容许VT或通气压力适当下降和一定程度的PHC。在ALI大白兔机械通气的试验中，高碳酸血症组的气道峰压显著低于对照组，超氧化物岐化酶SOD和丙二醛MDA活性高于对照组，肺湿质量/干质量比及肺通透指数明显低于对照组，减轻脂质过氧化。PHC宜在60-100mmHg,PH大于7.25